Produção de carotenoides por Sporidiobolus pararoseus utilizando meio agroindustrial em diferentes condições de cultivo
Autor: Carina Molins Borba (Currículo Lattes)
Resumo
Os carotenoides estão amplamente distribuídos na natureza, apresentando papel de destaque na fotossíntese e fotoproteção de sistemas vegetais e como precursores de vitamina A nos seres humanos. Além de funções nos sistemas biológicos, apresentam também grande importância para a indústria farmacêutica na elaboração de cosméticos e como aditivo alimentar na indústria de alimentos. A produção de carotenoides por micro-organismos, como a levedura Sporidiobolus pararoseus, vêm sendo estudada como forma alternativa para a produção desses corantes naturais, por permitirem, entre outras coisas, o melhor controle das condições de produção em menor tempo e utilização de substratos de baixo custo como fontes de carbono e nitrogênio. O rendimento desse processo sofre interferência de diversos parâmetros, entre eles a aeração e a agitação. O presente trabalho teve como objetivo a produção de carotenoides por Sporidiobolus pararoseus em frascos agitados e biorreator de bancada em diferentes condições de cultivo, utilizando como substratos coprodutos agroindustriais. Primeiramente foi realizado o estudo da influência das variáveis temperatura (20 a 35ºC), agitação (100 a 200 rpm) e pH inicial (4 a 8), na produção de carotenoides em frascos agitados, utilizando-se um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) 2³. A produção máxima de carotenoides totais foi de 565,0 µg.L-1 e biomassa de 13,6 g.L-1 a 27,5 ºC, 150 rpm, pH inicial 4,0 e meio composto por 40 g.L-1 de melaço e 6,5 g.L-1 de água de maceração de milho (ensaio 13) em 240 h de cultivo. Posteriormente, foi realizado novo planejamento experimental (2²), para avaliação do efeito da diminuição da faixa de pH estudada (3 a 5) e da relação Vmeio:Vreator (3:10 a 7:10). A maior produção de carotenoides foi obtida nas condições 27,5 ºC, 150 rpm, pH inicial 4,0 e meio composto por 40 g.L-1 de melaço e 6,5 g.L-1 de água de maceração de milho em 240 h (ensaio 5), validando assim o modelo obtido no planejamento 2³, com produção de carotenoides totais de 591,4 µg.L-1. A relação Vmeio:Vreator não foi estatisticamente significativa. Além da produção em frascos agitados, foi estudada a ampliação da escala de produção para biorreator de bancada, onde duas condições de agitação e aeração foram utilizadas: 158 rpm/1,2 vvm e 300 rpm/ 1,7 vvm. Nos cultivos em biorreator o comportamento para produção de biomassa, pH e consume de substrato foi bastante similar nas duas condições até 120h. Na condição de 158 rpm/ 1,2 vvm a máxima produção de carotenoides foi 1969,3 µg.L-1 e 11,48 µg.L-1.h-1 para produtividade em carotenoide, na condição de 300 rpm/1,7 vvm foram obtidos 1042,1 µg.L-1 e 5,93 µg.L-1h-1 para carotenoides e produtividade em carotenoides, respectivamente. As respostas carotenoides totais, biomassa, conversão de substrato em produto, conversão de biomassa em produto e produtividade em carotenoides foram 47, 21, 35, 31 e 48% superiores para a condição de 158 rpm/1,2vvm do que para 300 rpm/1,7vvm. A produção de carotenoides obtida nos cultivos em biorreator 3,5 vezes superior ao valor obtido utilizando-se frascos agitados. Sendo assim, o presente trabalho demostra a influência dos parâmetros temperatura, agitação, pH e aeração na produção de carotenoides totais pela levedura S. pararoseus, além de demostrar que sua capacidade de produção pode ser aumentada através da utilização de diferentes taxas de aeração e agitação.